片机原理及其应用2-涂海燕.ppt
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1、第二章第二章 MC68HC08 MC68HC08单片机基本组成原理单片机基本组成原理2.1 MC68HC082.1 MC68HC08单片机的基本组成单片机的基本组成2.2 MC68HC082.2 MC68HC08单片机的工作方式单片机的工作方式 第二章第二章 MC68HC08 MC68HC08单片机基本组成原理单片机基本组成原理 2.1 MC68HC082.1 MC68HC08单片机的基本组成单片机的基本组成2.1.1 2.1.1 基本组成基本组成 所有所有MC68HC08MC68HC08的基本组成结构都相同。的基本组成结构都相同。都由都由CPUCPU、存储器和、存储器和I/OI/O接口电路接
2、口电路组成。组成。MC68HC08 MC68HC08 系列中以带有系列中以带有FlashFlash的的 MC68HC908 MC68HC908具有具有更高的性价比。更高的性价比。MC68HC08 MC68HC08硬件结构框图(见下页)硬件结构框图(见下页)概述概述 高性能、低功耗高性能、低功耗 8bit MCU 8bit MCU CPU08 控制与状态寄存器控制与状态寄存器 64B时钟发生模块时钟发生模块系统集成模块系统集成模块Power*RST*IRQVDDPTA0/KBD0PTA7/KBD7寄存器组寄存器组控制单元控制单元ALU用户用户Flash 32256B用户用户RAM 512B监控监
3、控ROM 307B用户用户Flash矢量区矢量区 36B32kHz晶振晶振锁相环(锁相环(PLL)OSC1OSC2CGMXFCVDDAD/VREFH外部中断模块外部中断模块安全性模块安全性模块上电复位模块上电复位模块VSSAD/VREFLVSSVDDAVSSA串行通信接口模块串行通信接口模块串行外设接口模块串行外设接口模块2Ch Timer12Ch Timer28位键盘中断模块位键盘中断模块低电压禁止模块低电压禁止模块看门狗模块看门狗模块断点模块断点模块监控模块监控模块时基模块时基模块数据总线控制数据总线控制存储器映象模块存储器映象模块屏蔽选择寄存器屏蔽选择寄存器1屏蔽选择寄存器屏蔽选择寄存器
4、2DDRAPORTADDRBPORTBPTB0/AD0PTB7/AD7监控方式进入模块监控方式进入模块8位位A/D变换模块变换模块DDRCDDRDPORTCPORTDPTC1PTC2PTD0/SSPTC3PTC4PTC5PTC6PTC0PTD1/MISOPTD2/MOSIPTD3/SPSCKPTD4/T1CH0PTD5/T1CH1PTD6/T2CH0PTD7/T2CH1PTE0/TXDPTE1/RXDDDREPORTE 所有所有MC68HC08MC68HC08的的CPU08CPU08结构都相同。都由结构都相同。都由ALUALU、CPUCPU寄存器组、寄存器组、CPUCPU控制电路组成。(以下均
5、以控制电路组成。(以下均以MC68HC908GP32MC68HC908GP32为参考)为参考)2.1.2.1 2.1.2.1 MC68HC908GP32 CPUCPU寄存器(共寄存器(共5 5个)个)累加器累加器A A:通用寄存器通用寄存器,存放算术、逻辑运算中的第一操作存放算术、逻辑运算中的第一操作 数和结果等(数和结果等(8 8bitbit)变址寄存器变址寄存器 H:XH:X 主要用于变址寻址方式,存放基地址主要用于变址寻址方式,存放基地址;也可暂存也可暂存数据,数据,复位时清零复位时清零H H。(8 8bit/16bitbit/16bit)程序计数器程序计数器 PC PC:用于存放将要取
6、出并执行的指令的地址用于存放将要取出并执行的指令的地址 或下一个操作数的地址。或下一个操作数的地址。可分为高可分为高8 8位位PCHPCH 和低和低8 8位位PCLPCL。(。(16bit16bit)堆栈指针堆栈指针SP SP:用于存放堆栈栈顶的地址:用于存放堆栈栈顶的地址,可分为高可分为高8位位SPH和和 低低8位位SPL。(16bit16bit)2.1.2 CPU2.1.2 CPU条件码寄存器条件码寄存器 CCR CCR(PSWPSW):):用于存放指令执行后的结果的状用于存放指令执行后的结果的状态、特征,而中断屏蔽态、特征,而中断屏蔽I I位用于禁止位用于禁止/允许中断允许中断 (8bi
7、t 8bit)条件码寄存器条件码寄存器CCRCCR内容格式内容格式 V 1 1 H I N Z C进位进位/借位标志借位标志零标志零标志负标志负标志中断屏蔽标志中断屏蔽标志半进位标志半进位标志溢出标志位溢出标志位 1 1 1 1 1 1 复位时状态复位时状态 PCPCPC+1PC+1PC+2PC+2FlashFlash低低高高PCPC:CCRCCRACCACCX XPCHPCHPCLPCLSP-2SP-2SP-1SP-1RAMRAM低低高高SPSP:SPSP$00FF($00FF(初值)初值)SPSP复位时为复位时为$00FF;RSP$00FF;RSP指令指令SPSP为为$*FF$*FF。程序
8、调用子程序:程序调用子程序:JSRJSR、BSR BSR。PC PC进栈(进栈(1616位)位)SP-2 SP-2子程序返回:子程序返回:RTS (SP)+1 RTS (SP)+1SP (SP)-SP (SP)-PCH PCH (SP)+1-SP (SP)-PCL (SP)+1-SP (SP)-PCL 中断响应:中断响应:SP-5SP-5;中断返回:中断返回:SP+5SP+5。H没有自动入栈没有自动入栈特殊的第特殊的第0 0页:页:事实:事实:CPU08CPU08内部寄存器较少。内部寄存器较少。优点:中断响应速度高。优点:中断响应速度高。缺点:数据传递较麻烦。缺点:数据传递较麻烦。弥补:第弥补
9、:第0 0页存储单元都可以用直接寻址方式实现数据从页存储单元都可以用直接寻址方式实现数据从存储存储 器器到到存储器存储器的直接传送,即不必经过累加器的直接传送,即不必经过累加器A A,即都可,即都可 以以当作寄存器用当作寄存器用。(提高了代码效率)。(提高了代码效率)这样的机制这样的机制更适合用于控制系统设计更适合用于控制系统设计!堆栈特点:堆栈特点:采用栈顶采用栈顶空空形式;形式;压栈向栈地址减小的方向生长,即压栈后(压栈向栈地址减小的方向生长,即压栈后(SPSP)-1SP-1SP,弹,弹 出前(出前(SPSP)+1SP+1SP;MCU MCU复位复位,SP,SP置为置为00FF00FF;执
10、行复位堆栈指令(执行复位堆栈指令(RSPRSP)时,)时,SP SP置为置为*FF*FF;一般RAM区累加器A2.1.2.2 2.1.2.2 算术算术/逻辑单元和逻辑单元和CPUCPU控制电路控制电路片内存储器第片内存储器第0 0页含:页含:64B I 64B I0 0寄存器寄存器$00 00$3F 3F 192B RAM 192B RAM$40 40$FFFFRAM第0页2.1.3 Memory2.1.3 Memory 存储器组织的特点:存储器组织的特点:统一编址。统一编址。所有数据存储器、程序存储器和所有数据存储器、程序存储器和I/OI/O寄存器均处于一个寄存器均处于一个统一统一 编址的地
11、址空间。编址的地址空间。存储器组成:存储器组成:I/O I/O寄存器空间;寄存器空间;内部内部RAMRAM空间;空间;ROM ROM空间,即监控空间,即监控ROMROM,实际上即系统,实际上即系统ROM ROM;FlashFlash空间。空间。也可以只划为也可以只划为RAMRAM区、区、ROMROM区和区和FlashFlash区,在这里区,在这里RAMRAM区则区则包括包括I/OI/O寄存器空间和内部寄存器空间和内部RAMRAM空间。空间。RAM区2.1.3.1 2.1.3.1 存储空间分配存储空间分配 (1 1)内部)内部I/OI/O寄存器空间寄存器空间$OO00$OO00$OO3F 64B
12、$OO3F 64B 包括:所有的并行包括:所有的并行 I/O I/O口口 串行口串行口 定时器定时器 A/DC A/DC 键盘中断键盘中断 中断控制逻辑中断控制逻辑 单片机工作状态监视单片机工作状态监视 系统设置系统设置 (注意:还有第二段注意:还有第二段I/OI/O寄存器空间寄存器空间)数据寄存器数据寄存器状态寄存器状态寄存器控制寄存器等控制寄存器等(2 2)内部)内部RAMRAM空间空间$OO40$OO40$O23F 512B$O23F 512B 特殊区:特殊区:RAMRAM第第0 0页页192B 192B 用户用户RAMRAM区。区。其中一部分作为堆栈区。其中一部分作为堆栈区。如何充分应
13、用第如何充分应用第0 0页用户页用户RAMRAM区?区?将堆栈区移出第将堆栈区移出第0 0页用户页用户RAMRAM区。区。由于由于SPSP可编程,可使可编程,可使SPSP从复位时指向的从复位时指向的0 0页移出。页移出。这样只适用于这样只适用于0 0页的直接寻址指令可以快速而有效地在第页的直接寻址指令可以快速而有效地在第 0 0页页RAMRAM空间存取。空间存取。0 0页即成为用户储存那些访问频率较高的全局变量的理想页即成为用户储存那些访问频率较高的全局变量的理想 空间。空间。(3 3)监控)监控ROMROM空间空间$FE20$FE20$FF52 307B$FF52 307B 监控监控ROMR
14、OM区可为监控方式和用户方式服务。区可为监控方式和用户方式服务。(4 4)FlashFlash空间空间$8000$8000$FDFF 32256B$FDFF 32256B;$FFDC$FFDC$FFFF 36B$FFFF 36B 第一段:为用户程序区,用于存放用户程序第一段:为用户程序区,用于存放用户程序 第二段:作为矢量表第二段:作为矢量表,其中其中$FFF6$FFF6$FFFD$FFFD是预留的是预留的8 8个保个保 密字节。密字节。(5 5)第二段)第二段I I0 0寄存器区寄存器区$FE00$FE00$FEOC 12B$FEOC 12B 分别是系统集成模块的断点状态寄存器、复位状态寄存
15、器、分别是系统集成模块的断点状态寄存器、复位状态寄存器、断点标志控制寄存器,中断断点标志控制寄存器,中断1 1、2 2、3 3状态寄存器,状态寄存器,FlashFlash控制寄存控制寄存器,断点地址寄存器高位器,断点地址寄存器高位/低位,断点状态和控制寄存器,低电压低位,断点状态和控制寄存器,低电压禁止状态寄存器等。禁止状态寄存器等。(6 6)FlashFlash块保护寄存器块保护寄存器 FLBPR$FF7E 1B FLBPR$FF7E 1B (7 7)不存在的存储区)不存在的存储区$0240$0240$7FFF 32192B$7FFF 32192B;$FEOD$FEOD$FElF$FElF,
16、19B19B;$FF53$FF53$FF7D$FF7D,43B43B;$FF7F$FF7F$FFDB 93B$FFDB 93B2.1.3.2 I2.1.3.2 I0 0寄存器和部分功能模块寄存器的地址寄存器和部分功能模块寄存器的地址寄存器寄存器地址地址寄存器寄存器地址地址寄存器寄存器地址地址寄存器寄存器地址地址PTAPTA$0000$0000SPCRSPCR$0010$0010T1SCT1SC$0020$0020T2SC0$0030$0030PTBPTB$0001$0001SPSCRSPSCR$0011$0011T1CNTHT1CNTH$0021$0021T2CH0H$0031$0031PTC
17、PTC$0002$0002SPDRSPDR$0012$0012T1CNTLT1CNTL$0022$0022T2CH0L$0032$0032PTDPTD$0003$0003SCC1SCC1$0013$0013T1MODHT1MODH$0023$0023T2SC1$0033$0033DDRADDRA$0004$0004SCC2SCC2$0014$0014T1MODLT1MODL$0024$0024T2CH1H$0034$0034DDRBDDRB$0005$0005SCC3SCC3$0015$0015T1SC0T1SC0$0025$0025T2CH1L$0035$0035DDRCDDRC$0006$
18、0006SCS1SCS1$0016$0016T1CH0HT1CH0H$0026$0026PCTL$0036$0036DDRDDDRD$0007$0007SCS2SCS2$0017$0017T1CH0LT1CH0L$0027$0027PBWC$0037$0037PTEPTE$0008$0008SCDRSCDR$0018$0018T1SC1T1SC1$0028$0028PMSH$0038$0038-$0009$0009SCBRSCBR$0019$0019T1CH1HT1CH1H$0029$0029PMS L$0039$0039-$000A$000AINTKBSCRINTKBSCR$001A$001
19、AT1CH1LT1CH1L$002A$002APMRS$003A$003A-$000B$000BINTKBIERINTKBIER$001B$001BT2SCT2SC$002B$002BPMDS$003B$003BDDREDDRE$000C$000CTBCRTBCR$001C$001CT2CNTHT2CNTH$002C$002CADSCR$003C$003CPTAPUEPTAPUE$000D$000DINTSCRINTSCR$001D$001DT2CNTLT2CNTL$002D$002DADR$003D$003DPTCPUEPTCPUE$000E$000ECONFIG2CONFIG2$001E$
20、001ET2MODHT2MODH$002E$002EADCLK$003E$003EPTDPUEPTDPUE$000F$000FCONFIG1CONFIG1$001F$001FT2MODLT2MODL$002F$002F-$003F$003F2.1.3.3 RAM2.1.3.3 RAM存储器存储器 MCU MCU型号不同其型号不同其RAMRAM容量也不同。容量也不同。GP32 GP32有有512B RAM$OO40 512B RAM$OO40$O23F$O23F。其中其中0 0页页 192B$0040 192B$0040$00FF 0$00FF 0页的寻址方式多,操作速度快,可用页的寻址方式多,
21、操作速度快,可用作数据缓冲器和程序的工作标志单元。作数据缓冲器和程序的工作标志单元。堆栈区也设在堆栈区也设在RAMRAM中,复位后,堆中,复位后,堆栈指针为栈指针为$OOFF$OOFF,使堆栈区位于,使堆栈区位于RAMRAM的第的第0 0页。页。GP32GP32的堆栈区的位置是可编的堆栈区的位置是可编程的,一般将堆栈区设在程的,一般将堆栈区设在$023F$023F$01FF$01FF。2.1.3.4 2.1.3.4 监控监控ROMROM 监控监控ROMROM固化了系统检测、固化了系统检测、FlashFlash编程以及串行通信等功能的程序。使编程以及串行通信等功能的程序。使MCUMCU可以工作于
22、两种方式:监控方式和用户方式。可以工作于两种方式:监控方式和用户方式。在特定条件下,在特定条件下,MCUMCU可进入监控方式。监控可进入监控方式。监控ROMROM可以通过单一的一条信可以通过单一的一条信号线与主机进行串行通信,接收和执行预先定义的主机命令,如读写存储号线与主机进行串行通信,接收和执行预先定义的主机命令,如读写存储器、执行程序等,并返回结果。监控方式能够完成一些特殊功能,例如:器、执行程序等,并返回结果。监控方式能够完成一些特殊功能,例如:(1 1)下装代码到)下装代码到 RAM RAM 或或 Flash Flash 存储器中;存储器中;(2 2)执行)执行 RAM RAM 或或
23、 Flash Flash 存储器中的程序代码;存储器中的程序代码;(3 3)Flash Flash 存储器的加密;存储器的加密;(4 4)FlashFlash存储器擦除、写入、校验;存储器擦除、写入、校验;(5 5)与主计算机进行标准的不归零传号空号串行通信,其波特率可)与主计算机进行标准的不归零传号空号串行通信,其波特率可以为以为4.8k 4.8k ;(6 6)在线编程;)在线编程;(7 7)用户方式)用户方式FlashFlash编程。编程。2.1.3.5 Flash2.1.3.5 Flash存储器存储器 Flash Flash 快快速速、非非易易失失、可可在在高高压压(GP32GP32片片
24、内内的的电电荷荷泵泵产产生生,单单一一外外部部5V5V电源)下进行读、写、擦除的全部操作的存储器。电源)下进行读、写、擦除的全部操作的存储器。Flash Flash存储器用于存放用户程序和复位向量与中断向量。其中:存储器用于存放用户程序和复位向量与中断向量。其中:$8000$8000$FDFF$FDFF 存放用户程序;存放用户程序;$FFDC$FFDC$FFFF$FFFF 存存放放复复位位向向量量与与中中断断向向量量(即即用用来来存存放放用用户户定定义义的的复位和中断服务程序的入口地址)复位和中断服务程序的入口地址)Flash Flash写入与擦除主要由写入与擦除主要由FLCRFLCR寄存器(
25、寄存器($FE08$FE08)控制。)控制。FLCRFLCR寄存器的格式如下:寄存器的格式如下:(P.12)(P.12)D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 HVEN 0 HVENMASSMASSERASEERASE PGM PGM Flash Flash中还可以使用保护区,保护区即只读存储区,不能在该区中进中还可以使用保护区,保护区即只读存储区,不能在该区中进行擦、写操作。保护区用保护寄存器行擦、写操作。保护区用保护寄存器FLBPRFLBPR($FF7E$FF7E)指定保护区的首址,)指定保护区的首址,保护
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- 关 键 词:
- 原理 及其 应用 海燕
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